【正文】 E＝ 1時(shí) ,三態(tài)門關(guān)閉 ,輸出呈高阻。 總線驅(qū)動(dòng)器 74LS244 總線驅(qū)動(dòng)器 74LS244 經(jīng)常用作三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器， 74LS244 為單向三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器，而 74LS244 為雙向三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器。此處采用 74LS244 純粹是為了增加驅(qū)動(dòng)能力而不加任何控制。 P0 口輸出的低 8 位地址不必再另加鎖存器，可直接與 8155 的 AD0AD7 相連，既可作低 8 位地址總線，又可作數(shù)據(jù)總線。 AT89S52與 8155 的連接如圖和鍵盤顯示連接圖如圖 26 所示 。可編程為 8位輸入 /輸出寄存器，但不能雙向輸入 /輸出。 (2)讀 /寫控制邏輯 讀 /寫控制邏輯的功能用于管理所有的數(shù)據(jù)、控制字或狀態(tài)字的傳送。每組控制電路從讀、寫控制邏輯接收各種命令，從內(nèi)部數(shù)據(jù)總線接收控制字（指令），并發(fā)出適當(dāng)?shù)拿畹较鄳?yīng)的端口。 、 LED 電路的設(shè)計(jì) 一、 LED 數(shù)碼顯示器的接口電路 實(shí)際使用的 LED 數(shù)碼顯示器位數(shù)較多 ,為了簡化線路、降低成本，大多采用以軟件為主的接口方法。因此對(duì)于多位 LED 數(shù)碼顯示器的接口電路來說，需要有兩個(gè)輸出口，其中一個(gè)用于輸出顯示段碼；另一個(gè)用于輸出位控信號(hào)，“位控”實(shí)際上就是對(duì) LED 顯示器的公共端進(jìn)行控制，位控信號(hào)的數(shù)目與顯示器的位數(shù)相同。反相電流驅(qū)動(dòng)器經(jīng)常使用 7406；同相電流驅(qū)動(dòng)器則采用 7407 或 74LS244。陰極端輸入 電平的段發(fā)光二極管導(dǎo)通點(diǎn)亮，輸入高電平的則不亮。 二、鍵盤接口電路 對(duì)于 8751 或 8051 型單片機(jī)來說，如果不再外擴(kuò)程序存儲(chǔ)器的話，則可以利用 P0～ P3 口中的口構(gòu)成多打 4*8 的鍵盤，其中 1 個(gè)作為輸出口， 1 個(gè)作為輸入口，既可以采用掃描法，也可以采用線反轉(zhuǎn)法。 ADC0809 可處理 8 路模擬量輸入， 且有三態(tài)輸出能力， 既可與各種微處理器相連， 也可單獨(dú)工作。轉(zhuǎn)換時(shí)間為 100μ s， 單個(gè)＋ 5V 電源供電， 模擬輸入電壓范圍 0～＋ 5V， 不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn) 。下降沿啟動(dòng) A／ D 轉(zhuǎn)換， 之后 EOC 輸出信號(hào)變低， 指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。 引腳結(jié)構(gòu) ： （ 1） IN7~IN0： 8 條模擬量輸入通道 （ 2）地址輸入和控制線： 4 條 （ 3）數(shù)字量輸出及控制線： 11 條 （ 4）電源線及其他： 5 條 輸入為 8 個(gè)可選通的模擬量 IN0IN7。在這方面的設(shè)計(jì)中我們采用了如圖 2— 9 所示的報(bào)警電路。另外，單片機(jī)的復(fù)位狀態(tài)與應(yīng)用系統(tǒng)的復(fù)位狀態(tài)又是密切相關(guān)的，因此，必須熟悉單片機(jī)的復(fù)位狀態(tài)。單片機(jī)的復(fù)位狀態(tài)要注意以下幾點(diǎn)： 。但復(fù)位不影響單片機(jī)內(nèi)部的 RAM 狀態(tài)。 C 和 R 的值隨時(shí)鐘頻率的變化而變化，可由實(shí)驗(yàn)調(diào)整。 圖 2— 10 復(fù)位電路 看門狗電路的設(shè)計(jì) 為提高系統(tǒng)的可靠性 ,由硬件的 “看門狗”。 時(shí)鐘電路 時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)，單片機(jī)本身就是一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序電路，為了保證同步工作方式的實(shí)現(xiàn)，電路應(yīng)在唯一的時(shí)鐘信號(hào)控制下嚴(yán)格地按時(shí)序進(jìn)行工作。這二者既有聯(lián)系又有區(qū)別。輸出端為引腳 XTAL2，在芯片的外部通過這兩個(gè)引腳接晶體震蕩器和微調(diào)電容，形成反饋電路，構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激震蕩器。如圖 2— 11 所示。回訊開關(guān)是需要在控制室實(shí)時(shí)監(jiān)測到閥位的信號(hào)才選用的。 3)根據(jù)工藝參數(shù)，計(jì)算流量系數(shù)，選擇閥的口徑。其中直通閥比較常見，單座閥泄漏量較小，但閥前后壓差不能太大，而雙座閥正好與之相反。蝶閥適用于大流量、低壓差的氣體介質(zhì)。適用于城市煤氣、液化石油氣、天然氣等多種煤氣為加熱燃燒介質(zhì)管路作二位式通斷切換，進(jìn)行溫度自動(dòng)控制的執(zhí)行結(jié)構(gòu)，它廣泛應(yīng)用于紡織業(yè)、印染業(yè)的煤氣熱定型和玻璃、燈泡業(yè)的窯爐加熱及其它行業(yè)的煤氣加熱自控系統(tǒng)?？扉_特性主要用于二位式控制。 電源電路設(shè)計(jì) 一、設(shè)計(jì)方案 根據(jù)系統(tǒng)的要求 ,電源指標(biāo)如下 :輸入 :AC220V177。 1% 3A， +12V177。主回路選擇最簡單的單端反激式 。 (4)具有好的穩(wěn)定性。由于變壓器的限制 ,電源的工作頻率選 ,在電源輸入端加入 DL2 型電源濾波器 ,但為裝入很薄的空間 ,需對(duì)其加以改造。 實(shí)踐證明 :他激式控制方式在性能上優(yōu)于自激式控 制方式 ,控制電路則優(yōu)選電流控制型 UC3844,它的特點(diǎn)是 : 電流型控制方式 ,開關(guān)頻率可達(dá) 500kHz,最大占空比在 30%～ 50%之間調(diào)節(jié) ,電氣與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 20 不會(huì)出現(xiàn) UC3842 在斷電或電壓過低時(shí)的低頻自激現(xiàn)象 。小于 1mA 的起動(dòng)電流 。 我們采用與常規(guī)穩(wěn)壓控制相反的方法 ,目的在于消除常規(guī)控制方式可能出現(xiàn)的過電壓從而省去過電壓保護(hù)電路。因空載電壓僅由初級(jí)控制決定 ,因此不會(huì)出現(xiàn)因光電耦合器的衰變而引起的過電壓現(xiàn)象。 30mV,0～ 。 5%。因此，適宜于在微機(jī)測控系統(tǒng)中作為輸出通道的控制元件。與普通電磁式繼電器相比，它具有體積 小、開關(guān)速度快、無機(jī)械觸點(diǎn)和機(jī)械噪聲、開關(guān)無電弧、耐沖擊、抗有害氣體腐蝕、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，因，在微機(jī)測控等領(lǐng)域中，已逐漸取代傳統(tǒng)的電磁式繼電器和磁力開關(guān)作為開關(guān)量輸出控制元件。 電氣與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 22 圖 3— 1 自動(dòng)控制系統(tǒng)簡化框圖 微機(jī)系統(tǒng)通過 A/D 電路測定過程變量 y，并計(jì)算誤差 e 和控制變量 u，通過D/A 輸出到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使過程變量 y穩(wěn)定在設(shè)定的點(diǎn)上。 增量式 PID 算法與位置式相比，有下列優(yōu)點(diǎn)： （ 1）位置式算法每次輸出與整修過去狀態(tài)有關(guān)，計(jì)算式中要乃至過去誤差的累加值 ，容易產(chǎn)生圈套的積累計(jì)算誤差。因此在實(shí)際控制中，增量式算法 比位置式應(yīng)用更為廣泛。對(duì)于有自平衡性的 對(duì)象，則往往應(yīng)加入微分環(huán)節(jié)。同時(shí)滿足上述要求是困難的，但必須滿足主要的方面，兼顧其它方面。但過大的比例系數(shù)會(huì)使系統(tǒng)有較大的超調(diào)，并產(chǎn)生振蕩，使穩(wěn)定性變壞。 首先整定比例部分。整定時(shí)，首先置積分常數(shù) Ti為一較大值，并將經(jīng)第一步整定得到的比例系數(shù)略為縮小，然后減小積分常數(shù)，使系統(tǒng)在保持良好的動(dòng)態(tài)性能的情況下，靜差得到消除。 應(yīng)該指出，在整定中參數(shù)的選定不是唯一的，事實(shí)上，比例、積分和微分三部分作用是相互影響的。為了減少湊試次數(shù)，我們也可以利用已取得的經(jīng)驗(yàn)，并根據(jù)一定的要求實(shí)現(xiàn)做一些實(shí)驗(yàn)，得到若干基準(zhǔn)參數(shù)，然后按照經(jīng)驗(yàn)公式，導(dǎo)出 PID 調(diào)節(jié)參數(shù)，這就是 實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)法。根據(jù)齊格勒一尼柯爾斯（ Ziegel—Nichols）提供的經(jīng)驗(yàn)公式就可以由這兩個(gè)基數(shù)參數(shù)求得不同類型調(diào)節(jié)器的參數(shù)見表 32。對(duì)于數(shù)字 PID 調(diào)節(jié)器，所提供的參數(shù)原則上也是適用的，但應(yīng)根據(jù)控制過程連續(xù)性的程度，作適當(dāng)?shù)男薷?，這可由湊試法進(jìn)一步完成。常被測量的經(jīng)驗(yàn)采樣周期見表 3— 3 所示 表 3— 3 被測量的經(jīng)驗(yàn)采樣周期 被測參數(shù) 采樣周期 T（ s） 備注 流量 壓力 液位 溫度 1~5 3~10 6~8 15~20 優(yōu)選用 1~2s 優(yōu)選用 6~8s 或純滯后時(shí)間 PID 調(diào)節(jié)器及被控過程的數(shù)學(xué)模型 將式（ 3— 4）進(jìn)行 Z變換得 PID 調(diào)節(jié)器離散模型； 1221101)( ???? ??? Z gggZWzZP ID （ 3— 5） 對(duì)式（ 3— 5）進(jìn)行求解： 2 3 210 gggKp ??? )(2 )3( 210 210 ggg gggTTi ?? ??? 21020 32 ggg gTT ?? ?? 下面我們對(duì)被控過程的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行討論。 電氣與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 27 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 主要程序的框圖 和原理圖 圖 4— 1 主程序與鍵盤中斷子程序服務(wù) 電氣與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 28 開始選擇第一個(gè)通道調(diào)溫度測量子程序?qū)嶋H溫度是否等于給定溫度調(diào)升溫速率測量子程序?qū)嶋H升溫速率是否等于給定升溫速率調(diào)PID控 制子程序控制口輸出子程序選擇下一個(gè)通道有無鍵按下？（2F ）內(nèi)容增1并保持輸出狀態(tài)判斷（2F H）是否為14 ？。 電氣與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 26 )1)(1()( 21 ??? STST KSG p 其中： K 為增益， T T2為對(duì)象時(shí)間常數(shù)，且 T2T1 )()(1)(])/1)(()/1)((1[)1()]1)(1(1[)11221111021221121121?????????????????????????????ZAZBZZaZaZbbZTSTTTTSTTTSZZKSTSTKSeZZGddTSP (3— 6) 其中： 1])(1[)]()(11[)()(1)()/1/1(/2/1121///1/2120)/1/1(2//1110122111211221212121?????????????????????????????????????deeTeTTTKbeeeTeTTTKbeaeeaZbbZBZaZaZATTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTT 為滯后步數(shù) （ 3— 7） 二階慣性加純滯后環(huán)節(jié)也是一個(gè)典型的過程控制模型。 采樣周期大小的選擇是離散控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)運(yùn)行首先必須考慮的問題，它對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，調(diào)節(jié)品質(zhì)及 PID 調(diào)節(jié)器控制算法都有影響。改變 KR ，觀察控制效果，直到滿意為止。改變比例系數(shù)，使系統(tǒng)對(duì)階躍輸出的 響應(yīng)達(dá)到臨界振蕩狀態(tài)（穩(wěn)定邊緣）。表 3— 1 給出了一些常見的調(diào)節(jié)器參數(shù)的選擇范圍。 若使用比 例積分器，能消除靜差，但動(dòng)態(tài)過程經(jīng)反復(fù)調(diào)整仍達(dá)不到要求，這里可加入微分環(huán)節(jié)。如果系統(tǒng)沒有靜差或靜差小到允許的范圍之內(nèi)，并且響應(yīng)曲線已屬滿意，那么只需用比例調(diào)節(jié)器即可，最優(yōu)比例系數(shù)可由電氣與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 24 此確定。 增大 Td 有利于加快系統(tǒng)響應(yīng)，使超調(diào)量減小，穩(wěn)定性增加，但對(duì)于擾信號(hào)的抑制能力減弱。 、湊試法確定 PID 調(diào)節(jié)參數(shù) 湊試法是通過模擬或閉環(huán)運(yùn)行 觀察系統(tǒng)的響應(yīng)曲線（例如階躍響應(yīng)），然后根據(jù)各調(diào)節(jié)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)的大致影響，反復(fù)湊試參數(shù)，以達(dá)到滿意的響應(yīng)，從而確定 PID 的調(diào)節(jié)參數(shù)。在實(shí)時(shí)過程控制中，要求被控過程是穩(wěn)定的，對(duì)給定量的變化能迅速地跟蹤，超調(diào)量小。在控制系統(tǒng)中產(chǎn)生誤差的擾動(dòng)有以下幾種類型： ? 設(shè)定值的變化 ? 供給源的變化 ? 要求的變化； ? 環(huán)境的變化； ? 測量元件性能的變化。 （ 2）控制從手動(dòng)切換到自動(dòng)時(shí)，位置算法必須首選 將計(jì)算機(jī)的輸出值定為原始閥門開度 u0，都能保證無沖擊切換。 )33()()()(() ] }2()1(2)([]2)1()([)1()({)1()()(2?????????????????????keDkIekePkekekeTTkekeTTkekeKkukukudIp 上式稱為增量 PID 控制算法，而式（ 3— 2）稱為位置式 PID 控制算 法。 電氣與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 21 第三章 數(shù)字 PID 調(diào)節(jié)器 數(shù)字 PID 控制算法 隨著計(jì)算機(jī)在控制領(lǐng)域的廣泛運(yùn)用，特別是面向控制的單片微機(jī)的運(yùn)用， PID控制多由計(jì)算機(jī)軟件來實(shí)現(xiàn)，由于計(jì)算機(jī)的控制是一種采樣控制，他只能根據(jù)采樣的偏差值來計(jì)算控制量 ，因此在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，要想在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn) PID調(diào)節(jié)規(guī)律，需將連續(xù)系統(tǒng)的微分方程式化為離散形式。當(dāng)施加觸發(fā)信號(hào)后其主回路呈導(dǎo)通狀態(tài)，無信號(hào)時(shí)呈阻斷狀態(tài)。溫升 :約 30℃。各路輸出電壓尖峰 :≤ 20mV(滿載 )。 5V177。當(dāng)輸出負(fù)載增加后 ,輸出電壓略有下降 ,TL431 陰極電壓 上升 ,使光電耦合器的 LED 工作 ,光電晶體管導(dǎo)通 (TL431 陰極上壓越高 ,光電晶體管的導(dǎo)